トヨタの新型ミライがデンソーSiCパワー半導体搭載昇圧用パワーモジュールを採用!どんなものでしょうか?

   
 

去る12月10日、デンソーがシリコンカーバイドのSiCパワー半導体を搭載した次期型昇圧用パワーモジュールがトヨタの新型ミライに採用されたことを発表しました。

そこでこの記事では、このモジュール採用について解説をしていきます。

SiCパワー半導体搭載の次期型昇圧用パワーモジュール採用の内容

電動自動車向けのパワー半導体としては、従来コストがとても効果なことから、Si(シリコン)製が採用されるケースがとても多くなっています。

その一方で、SiCは、シリコン(Si)と炭素(C)で構成された化合物半導体材料で、シリコンに比べて、高温・高周波・高電圧環境下での性能がSiより優れています。

結合力が強くて、熱や化学的・機械的にも安定している特性があるために、システムの電力損失低減や小型化、軽量化に大きな効果を発揮して電動化を加速させるキーデバイスの材料として注目されているのです。

デンソーが実用化

その中でデンソーは2014年に、SiCトランジスタをオーディオ向けに実用化。

2018年に車載用SiCダイオードを燃料電池バスでの実用化に成功しています。

今回、ミライで採用されるものも車載用SiCトランジスタを新たに開発して、同社として初めてSiCトランジスタとSiCダイオードが車に搭載されるのです。

新開発のSiCトランジスタは、トレンチゲート型の採用で同社独自の構造と加工技術により、過酷な環境下で要求される信頼性と性能を実現できるわけです。

従来品との比較

これまでの製品と今回のSiCパワー半導体搭載昇圧用パワーモジュールを比べると、容量的には約3割の削減、電力損失約7割低減となり、昇圧用パワーモジュール小型化と燃費が大幅に向上します。

トヨタ MIRAI(ミライ)とは?

今回、SiCパワー半導体を搭載した次期型昇圧用パワーモジュールを組み込む新型「MIRAI(ミライ)」とは、元々どのような車なのでしょうか?

ミライは、トヨタ自動車が製造と販売を手掛けている量産車としては、世界初めての高級セダンタイプの燃料電池自動車です。

国内における販売

ミライが発売された当初は、メーカー希望小売価格が税込723万6,000円でした。

発売開始から1年間で400台の販売目標を立てており、トヨタ店とトヨペット店の2つの販売チャネルで取り扱うことになっていました。

(東京都では、チャンネル制度廃止により、2019年4月以降トヨタモビリティ東京に一本化)

ミライの大きな特徴は、自社開発の「トヨタFCスタック」「高圧水素タンク」などから構成される燃料電池技術とハイブリッド技術を融合した点にあります。

約3分に水素充填で約650km(JC08モード)を走行可能としていますが、高圧水素タンクは水素脆化の不安があった金属を使わずに、炭素繊維や樹脂などで構成された3層構造を採用しています。

初代モデルのスペック(2014年~2020年)

初代モデルのスペックは、下記の通り。

車両重量: 1,850kg

車両総重量: 2,070kg

最小回転半径: 5.7m

最高速度: 175km/h

排出水量: 4キロメートル走行あたり240ミリリットル (= 60cc/km)

定員:4人

トヨタ先進安全装備のToyota Safety Senseが盛り込まれており、「プリクラッシュセーフティ(昼夜を問わない歩行者回避、昼間の自転車検知機能付 衝突回避支援機能)」や「ミリ波レーダー+単眼カメラ」、ステアリング制御機能付レーンディパーチャーアラート、ブレーキ制御付レーダークルーズコントロール、ロードサインアシスト、オートマチックハイビーム、先行車発進告知機能(オプション)、パーキングサポートブレーキ、ブラインドスポットモニター 、ドライブスタートコントロールと、近未来的なアシスト機能が豊富に搭載されています。

長距離走行を実現するテクノロジー

また、長距離走行を可能にするために、水素を高圧力で圧縮しタンクに蓄積。

そのためにタンク内は、通常大気圧約700倍もの状態になっており、高い耐久性と気密性が耐えうるように、配管・弁に愛知製鋼やジェイテクト製にの高強度鋼材が採用されたのです。

燃料電池スタックにはトヨタ車体開発の3次元構造体が採用され、燃料電池セルは水素極側チタン製セパレーターと水素・空気・冷却水を供給するスタックマニホールドが取り入れています。

初代モデルでも、これほどの最新技術が盛り込まれているのですから、SiCパワー半導体が搭載された次期型昇圧用パワーモジュール採用の新型ミライは、更なる進化を遂げるはずです。

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